جهش ژن سرکوبگر توموری p53 در سلول های فیبروبلاست ریه ناشی از نانوذرات آلومینیوم و روی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد سم شناسی، گروه علوم پایه، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استاد گروه علوم پایه، مرکز تحقیقات سم شناسی و مسمومیت های دامی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 استادیار گروه انگل شناسی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 دانشجوی دکترای تخصصی بهداشت و تغذیه دام و طیور، مرکز تحقیقات سم شناسی و مسمومیت های دامی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

5 دکترای تخصصی سم شناسی، مرکز تحقیقات سم شناسی و مسمومیت های دامی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

6 استادیار گروه کلینیکال پاتوبیولوژی، مرکز تحقیقات سم شناسی و مسمومیت های دامی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

استفاده گسترده از نانوذرات اکسید فلزدر مصارف بیولوژیکی، منجر به پیدایش اختلالات جدیدی در سیستم­های بیولوژی و در نهایت بروز مشکلات مرتبط با سلامتی گردیده است. در این مطالعه، تأثیر نانوذرات اکسید آلومینیوم (45-35نانومتر، Al2O3 ) و اکسید روی (۳۰ نانومتر، ZnO) بر جهش کدون 248 ژن p53، ژن کلیدی در سرکوب سلول توموری، در محیط کشت سلولی مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از 72 ساعت مواجهه سلول­های MRC-5  (فیبروبلاست ریه)  با نانوذرات (5 ، 10 ، 25 و 50 میکروگرم در میلی لیتر)، سمیت سلولی با روش MTT  و تعیین توالی با روش  PCR در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفتند. پس از تیمار با نانوذرات اکسید روی (ZnO-NPs) ، سمیت سلولی قابل توجهی (بخصوص در دوزهای 25 و 50 میکروگرم/میلی لیتر) مشاهده شد. در ارتباط با نانوذرات اکسید آلومینیوم (نانو آلومینا)، غلظت 50 میکروگرم/میلی لیتر برزنده­مانی سلول­های  MRC-5 تأثیر قابل توجهی داشت. در گروه­های دیگر تحت تیمار، اختلاف معنی داری نسبت به گروه کنترل مشاهده نشد. جالب توجه اینکه جهش در کدون 248 ژن p53، متعاقب 72 ساعت انکوباسیون سلول­های MRC-5 با 5 میکروگرم/میلی لیتر نانوذرات اکسید آلومینیوم  مشاهده شد. این تغییر ازCGG  به CCG رخ داده و کدون آرژنین را به مولدهای پرولین تبدیل کرد. از آنجایی که جهش در کدون 248 (جایگزینی سیتوزین به جای گوانین) منجر به تولید پروتئین p53 غیر­فعال می­گردد، از این رو، امکان تومورزایی در سلول­های ریه افزایش می­یابد. علاوه بر این، تعیین غلظت سایتوتوکسیک دقیق نانوذرات برای کاهش اثرات مضر بر سلول­های طبیعی بدن از اهمیت بسیاری برخوردار است.

کلیدواژه‌ها


Bai, D.-P., Zhang, X.-F., Zhang, G.-L., Huang, Y.-F., & Gurunathan, S. (2017). Zinc oxide nanoparticles induce apoptosis and autophagy in human ovarian cancer cells. International journal of nanomedicine, 12, 6521.
Bai, L., & Zhu, W.-G. (2006). p53: structure, function and therapeutic applications. J Cancer Mol, 2(4), 141-153.
Balasubramanyam, A., Sailaja, N., Mahboob, M., Rahman, M., Hussain, S. M., & Grover, P. (2009). In vivo genotoxicity assessment of aluminium oxide nanomaterials in rat peripheral blood cells using the comet assay and micronucleus test. Mutagenesis, 24(3), 245-251.
Barik, B. K., & Mishra, M. (2019). Nanoparticles as a potential teratogen: a lesson learnt from fruit fly. Nanotoxicology, 13(2), 258-284.
Bashiri Dezfouli, A., Salar-Amoli, J., Yazdi, M., Ali-Esfahani, T., & Barin, A (2017). Evaluation of the Antioxidant Activities and Cytotoxicities of Selected Medicinal Herbs Using Human Hepatoma Cell Line (Hepg2). Iranian Journal of Toxicology, 11(6), 13-20.
Bashiri Dezfouli, A., Salar‐Amoli, J., Pourfathollah, A. A., Yazdi, M., Nikougoftar‐Zarif, M., Khosravi, M., & Hassan, J. (2020). Doxorubicin‐induced senescence through NF‐κB affected by the age of mouse mesenchymal stem cells. Journal of cellular physiology, 235(3), 2336-2349.
Bergh, J. (1999). Clinical studies of p53 in treatment and benefit of breast cancer patients. Endocrine-related cancer, 6(1), 51-59.
Brown, C. J., Lain, S., Verma, C. S., Fersht, A. R., & Lane, D. P. (2009). Awakening guardian angels: drugging the p53 pathway. Nature Reviews Cancer, 9(12), 862-873.
Buhrmann, C., Yazdi, M., Dezfouli, A. B., Sahraneshin, F. S., Ebrahimi, S. M., Ghaffari, S. H., et al. (2020). Significant decrease in the viability and tumor stem cell marker expression in tumor cell lines treated with curcumin. Journal of Herbal Medicine, 100339.
Buzea, C., Pacheco, I. I., & Robbie, K. (2007). Nanomaterials and nanoparticles: sources and toxicity. Biointerphases, 2(4), MR17-MR71.
Demir, E., Burgucu, D., Turna, F., Aksakal, S., & Kaya, B. (2013). Determination of TiO2, ZrO2, and Al2O3 nanoparticles on genotoxic responses in human peripheral blood lymphocytes and cultured embyronic kidney cells. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 76(16), 990-1002.
Dey, S., Bakthavatchalu, V., Tseng, M. T., Wu, P., Florence, R. L., Grulke, E. A., et al. (2008). Interactions between SIRT1 and AP-1 reveal a mechanistic insight into the growth promoting properties of alumina (Al 2 O 3) nanoparticles in mouse skin epithelial cells. Carcinogenesis, 29(10), 1920-1929.
Dezfouli, A. B., Pourfathollah, A. A., Salar-Amoli, J., Khosravi, M., Nikogoftar-Zarif, M., Yazdi, M., & Ali-Esfahani, T. (2017). Evaluation of age effects on doxorubicin-induced toxicity in mesenchymal stem cells. Medical journal of the Islamic Republic of Iran, 31, 98.
Dixon, K., & Kopras, E. (2004). Genetic alterations and DNA repair in human carcinogenesis. Paper presented at the Seminars in cancer biology.
Friedler, A., Veprintsev, D. B., Freund, S. M., Karoly, I., & Fersht, A. R. (2005). Modulation of binding of DNA to the C-terminal domain of p53 by acetylation. Structure, 13(4), 629-636.
Ghosh, M., Sinha, S., Jothiramajayam, M., Jana, A., Nag, A., & Mukherjee, A. (2016). Cyto-genotoxicity and oxidative stress induced by zinc oxide nanoparticle in human lymphocyte cells in vitro and Swiss albino male mice in vivo. Food and Chemical Toxicology, 97, 286-296.
Hainaut, P., Hernandez, T., Robinson, A., Rodriguez-Tome, P., Flores, T., Hollstein, M., et al. (1998). IARC Database of p53 gene mutations in human tumors and cell lines: updated compilation, revised formats and new visualisation tools. Nucleic acids research, 26(1), 205-213.
Ickrath, P., Wagner, M., Scherzad, A., Gehrke, T., Burghartz, M., Hagen, R. et al. (2017). Time-dependent toxic and genotoxic effects of zinc oxide nanoparticles after long-term and repetitive exposure to human mesenchymal stem cells. International journal of environmental research and public health, 14(12), 1590.
Jeng, H. A., & Swanson, J. (2006). Toxicity of metal oxide nanoparticles in mammalian cells. Journal of Environmental Science and Health Part A, 41(12), 2699-2711.
Keller, A. A., McFerran, S., Lazareva, A., & Suh, S. (2013). Global life cycle releases of engineered nanomaterials. Journal of nanoparticle research, 15(6), 1692.
Lewis, P., & Parry, J. (2004). In silico p53 mutation hotspots in lung cancer. Carcinogenesis, 25(7), 1099-1107.
Li, Z., Guo, D., Yin, X., Ding, S., Shen, M., Zhang, R. et al. (2020). Zinc oxide nanoparticles induce human multiple myeloma cell death via reactive oxygen species and Cyt-C/Apaf-1/Caspase-9/Caspase-3 signaling pathway in vitro. Biomedicine & Pharmacotherapy, 122, 109712.
Madapura, H. S., Salamon, D., Wiman, K. G., Lain, S., Klein, G., Klein, E., & Nagy, N. (2012). p53 contributes to T cell homeostasis through the induction of pro-apoptotic SAP. Cell cycle, 11(24), 4563-4569.
Manke, A., Wang, L., & Rojanasakul, Y. (2013). Mechanisms of nanoparticle-induced oxidative stress and toxicity. BioMed research international, 2013: 942916.
McCormick, F. (2001). Cancer gene therapy: fringe or cutting edge? Nature Reviews Cancer, 1(2), 130-141.
Meulmeester, E., & Jochemsen, A. G. (2008). p53: a guide to apoptosis. Current cancer drug targets, 8(2), 87-97.
Nikolova, P. V., Wong, K. B., DeDecker, B., Henckel, J., & Fersht, A. R. (2000). Mechanism of rescue of common p53 cancer mutations by second‐site suppressor mutations. The EMBO Journal, 19(3), 370-378.
Parveen, S., Misra, R., & Sahoo, S. K. (2012). Nanoparticles: a boon to drug delivery, therapeutics, diagnostics and imaging. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 8(2), 147-166.
Paskulin, D., Cunha-Filho, J., Souza, C., Bortolini, M., Hainaut, P., & Ashton-Prolla, P. (2012). TP53 PIN3 and PEX4 polymorphisms and infertility associated with endometriosis or with post-in vitro fertilization implantation failure. Cell death & disease, 3(9), e392-e392.
Petitjean, A., Mathe, E., Kato, S., Ishioka, C., Tavtigian, S. V., Hainaut, P., & Olivier, M. (2007). Impact of mutant p53 functional properties on TP53 mutation patterns and tumor phenotype: lessons from recent developments in the IARC TP53 database. Human mutation, 28(6), 622-629.
Powell, B., Soong, R., Iacopetta, B., Seshadri, R., & Smith, D. R. (2000). Prognostic significance of mutations to different structural and functional regions of the p53 gene in breast cancer. Clinical cancer research, 6(2), 443-451.
Radziun, E., Wilczyńska, J. D., Książek, I., Nowak, K., Anuszewska, E., Kunicki, A. et al. (2011). Assessment of the cytotoxicity of aluminium oxide nanoparticles on selected mammalian cells. Toxicology in vitro, 25(8), 1694-1700.
Sengul, A. B., & Asmatulu, E. (2020). Toxicity of metal and metal oxide nanoparticles: a review. Environmental Chemistry Letters, 1-25.
Sliwinska, A., Kwiatkowski, D., Czarny, P., Milczarek, J., Toma, M., Korycinska, A. et al. (2015). Genotoxicity and cytotoxicity of ZnO and Al2O3 nanoparticles. Toxicology mechanisms and methods, 25(3), 176-183.
Taheri, S., Banaee, M., Haghi, B. N., & Mohiseni, M. (2017). Effects of dietary supplementation of zinc oxide nanoparticles on some biochemical biomarkers in common carp (Cyprinus carpio). International Journal of Aquatic Biology, 5(5), 286-294.
Yang, D., Zhang, M., Gan, Y., Yang, S., Wang, J., Yu, M. et al. (2020). Involvement of oxidative stress in ZnO NPs-induced apoptosis and autophagy of mouse GC-1 spg cells. Ecotoxicology and Environmental Safety, 202, 110960.
Zhang, L., Gu, F., Chan, J., Wang, A., Langer, R., & Farokhzad, O. (2008). Nanoparticles in medicine: therapeutic applications and developments. Clinical pharmacology & therapeutics, 83(5), 761-769.